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圖1地環(huán)路干擾
2.2公共阻抗干擾,如圖2,當(dāng)兩電路共用一段地線時,一個電路的對地電位會受另一個電路電流的鉗制,鉗制影響是相互的,從而造成相互的干擾。
圖2公共阻抗干擾
3.減小干擾的對策
我們研究的均是信號地,不同于設(shè)備外殼的安全接地,信號地流經(jīng)的往往是高頻信號,針對干擾成因,提出下列對策來減小或消除地線干擾。
3.1使設(shè)備一端或整個接地斷開,采取切斷地回路的方式,可以消除地環(huán)路電流,如圖3,但有兩個問題,一個是安全考慮,往往不允許浮地,此時可考慮通過電感接地,這樣對于高頻電流有較強(qiáng)的抑制作用,對低頻信號干擾起到減弱作用。另一個問題,設(shè)備浮地時設(shè)備對地存在寄生電容,在頻率較高時阻抗較低,對高頻干擾的抑制不明顯。
圖3浮地結(jié)構(gòu)
3.2使用變壓器連接設(shè)備,如圖4,利用磁路切斷環(huán)路電流,但變壓器初次級間的寄生電容仍然能夠為高頻電流提供通路,因此需選用帶屏蔽層的變壓器,注意屏蔽層的接地端必須在接受電路的一端,否則不僅不能起到很好的隔離作用,還有可能對干擾進(jìn)行放大。
圖4變壓器隔離
3.3使用光隔離,如圖5,這可以說是解決地環(huán)干擾的最理想辦法。光連接有兩種方法,一種是用光耦器件,另一種是用光纖連接,光耦的寄生電容一般為2pf,能夠在很高的頻率范圍內(nèi)提供良好的隔離。光纖幾乎沒有寄生電容,但在安裝、維護(hù)、成本等方面不如光耦器件。
圖5光電隔離
3.4使用共模扼流圈,如圖6,相當(dāng)于增加了地環(huán)路的阻抗,但要注意使用寄生電容較小的共模扼流圈,否則對高頻干擾的隔離效果不理想,共模扼流圈的匝數(shù)越多,則寄生電容越大,高頻隔離效果越差。
圖6共模扼流圈
4.消除公共阻抗干擾
消除公共阻抗干擾的途徑有兩個,一個是減小公共地線部分的阻抗,另一個方法是采用適當(dāng)?shù)慕拥胤绞奖苊庀嗷ジ蓴_。
4.1減小阻抗,如前所述,減小阻抗就是減小地線的電感,其中包括使用扁平導(dǎo)體做地線,用多條相距較遠(yuǎn)的并聯(lián)導(dǎo)體作地線等。
4.2通過適當(dāng)接地方式避免公共阻抗的接地方法是并聯(lián)接地,如圖7,缺點(diǎn)是導(dǎo)線過多,因此在實(shí)際中,并不是所有電路都并聯(lián)單點(diǎn)接地,對于相互干擾較小的電路,可以采用串聯(lián)單點(diǎn)接地,可將信號按強(qiáng)弱分類,在同類電路中使用串聯(lián)單點(diǎn)接地,不同類型電路采用并聯(lián)單點(diǎn)接地,即混合接地方式,如圖8。
圖7并聯(lián)接地
圖8混合接地
5.總結(jié)
地線造成干擾的現(xiàn)象在工程中屢見不鮮,但究其原因地線阻抗在高頻信號下的不可忽略性是根本原因,希望通過本文的介紹能幫助讀者在理解成因的基礎(chǔ)上靈活應(yīng)用策略,解決地線干擾。